广州郡控自动控制技术有限公司
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大家怎样应对维修当中的软故障
- 作者: 王工
- 来源: 郡控公司
- 日期: 2017-03-15
- 点击次数: 1859 次
工业设备维修，讲真，我是不怎么怕硬性故障的。我的看法是，不管什么设备，他都是建立在通路基础上，必须通路正常了，才谈得上应用（编程或组态）。这个设备是驱动应用？执行控制运用？取样检测运用？先弄懂了用途，所谓头痛医头，足痛治足，但遇到软故障，这些经验总结就都失效了。
每年过完春节，搞工业设备维修的单位都会忙碌一阵子，电子设备这东东（特别是老设备）不怕使用，但一旦给他放个假，过过安逸的生活，保不准就会出点什么毛病来。很多进口品牌厂家的变频器，或成套电子设备，都有要求使用前先给设备充充电，热热身，再上额定电源的要求。大功率逆变设备，毕竟也是电容电阻集成模块组成的，其中阻容元件对充放电很敏感，很久没使用，快速上电会产生寄生脉冲，类似一个个高电压冲击波，人没感觉，但对以电荷为衣食父母的电子元件来说，胃口不好的自然就受不了了——很多故障就是这么出来的。电阻也有一个保质期，长期得电运行，电阻阻值要失效，这个过程是慢慢的衰减的，但如果在临界状态，遇上冷热交替，电压冲击什么的，电阻就马上出问题了。例如以前芬兰的vacon的c系列变频器，若干年后出一些奇奇怪怪的问题，很多都是电阻引起的。
这是理论，理论是对客户解释用的，对维修作用不大。今天我要和大家分享的是两个故障实例，都是软故障，都是在上面载了跟斗的。 （1）、第一个故事。一台伦茨e82ev223矢量变频器，客户是外省的纺织单位。伦茨在业界的性能是出了名的强悍，尤其在纺织行业，用得较多。当然，如果你有心，也会发现，闻名业界的库卡机械人其实也是用伦茨的驱动系统。伦茨的设备一般不繁杂，但接口扩展功能做得十分强悍。同样9300系列产品，ev,evs,ep应有尽有。值得一提的是伦茨的变频器和伺服器的区分只是在尾缀上看就知道了。如伺服，修复时可以试机的，但如果是ep系列，那必须成套才能试机，单独根本没法运行起来。
E82ev00系列属于矢量控制变频器，功率不一，属于通用产品。经检测，变频器就烧了三个模块，伦茨陶瓷启动电阻也已经炸碎了。关于陶瓷电阻是伦茨自己的产品，德国产品喜欢玩这一套，把电阻印刷在陶瓷片上，既增大了功率又节省了空间。但代换真的让人头疼，市场上一个陶瓷电阻一般上百人民币。
根据原理图，测试触发，正常。
测试电流电压检测电路，正常。
插上主板面板显示也正常。
于是放在桌面试机，触发一切正常，于是装机。好像一切非常顺利，上电显示也一切正常。于是启动试机，奇怪的是启动瞬间报oc1故障。复位再启，故障依旧。关机再检测，倒吸了一口凉气，我的天，三个模块无声无息的又短路了。如果不是我亲手测试，安装的模块，我肯定怀疑模块有问题了。 看来事情没那么简单，这下必须花点时间琢磨琢磨了！再细心的检测模块的短路状态，还真推敲出一点疑窦。首先，三个模块是有的短路上桥，有的短路下桥，而驱动电路完好无损，驱动电路完好无损，代表短路电流瞬间不强烈。根据功率元件烧毁反推三步原则是：
1、电流过大模块短路。这种情况模块炸得比较厉害。
2,、电流反馈电路故障模块烧毁，这个情况模块同样短路严重，驱动电路一般会损坏到光耦端。
3、驱动电路引起模块损坏。这以光耦为界，伦茨大功率驱动板设计有桥臂互锁电路，也就是说，驱动必须下桥臂有一个先导通，另一个上桥才能触发。这样的好处是几乎不会出现相位丢失的可能，只要那个桥臂不导通，反馈脉冲就无法给出，变频器报警oc故障。
模块能悄无声息的击穿，而且有的上桥有的下桥，以上几条都走不通。霍尔测试是没问题的，理论上更没问题，因为空载状态根本不存在输出电流。看来还得在驱动板上找故障，一个上午，从电源到驱动电路，检测分析了个遍，一无所获。在桌面上带灯，六个驱动桥臂一切正常。在桌面启动正常，那就代表可以上机了的。这里需要说明的是，伦茨的驱动板是压贴在功率模块之上的，这导致试机时根本没有办法串联灯泡进行测流启动。
不用多说，悲剧又发生了！这下不敢再装模块直接启动了，毕竟一次几百元的成本，而这些成本还得自己消化，我的原则是：报了价的设备，成本绝不可以加在客户头上。既然撞了南墙，干脆放在一边，搞别的设备去了。
多年来养成的习惯，遇到挡路的机子，先放一放。我绝不在心急火燥的时候给它较劲。
过了几天，时间也闲了下来，就又把它拿出来琢磨。起先我怀疑是电路板夹层有断路，这次我用IGBT单体管自己组了一个模块，用双绞线连出来，挂在外边，然后把整机装配完整。一开机，哈！还真开起来了。同时也证明了电路板没有夹层断路。但经过我反复开机，居然然让我发现了问题：故障出现时，一般都是上电启动的一瞬间，igbt就短路了。但只要启动起来，就一切正常。这忽然让我想起直流调速器上，常常出现的驱动ic性能不良，导致输出过流的故障，难道启动时，控制板同时出现了两个下桥臂导通？
伦茨e82ev223变频器的主板，驱动脉冲是一块可编程芯片epm7064s给出。找一张坏板，取了一片epm7064s换上，反复开机测试几日，终于正常。
回头总结，发觉自己还是犯了钻牛角尖的错误，由于每次桌面启动正常，固执的以为，故障在驱动电源板上。如果自己不慢慢推敲，直接代换主控板，也不至于走如此曲折的弯路。但有些经验也是弯路走出来的，在这里分享出来，也希望大家以后能更直接的找出故障，特别是软故障，非常考验一个工控维修人员的毅力和耐心。 （2）、第二个故事。客户打电话，说他的直流调速器出故障了，让我安排报价。客户是外资企业，所说的调速器名叫安萨尔多，意大利品牌。这个品牌的调速器在国内很少，很多都是随设备配套进口的。这台调速器是spdm3k6的产品，输出电流达3600安，调速马达1250kw，余量足够。由于这个厂的ab，abb设备都是我在维修，所以省去很多讨价还价的过程，便直接驱车去现场，了解情况。
现场故障是这样的：调速器不定期的报过压故障，以前一个月可能跳脱一次，近来开始频繁，有时一个礼拜，有时四五天出现一次。且出故障多在夜间，进一步了解，夜间的电压其实波动并不大，一般在ac30v左右波动，完全在波动值的范围之内，根据现场用户程序分析，工厂技术人员已经把线电压检测范围放大到了极限。
看来问题比较棘手。
我的分析是这样的：在使用环境没有变动的前提下，从一个月一次故障到一个礼拜一次故障，说明这个故障应该是出在设备板卡上。但麻烦的是这台设备根本不能停机，维修空档只能安排在检修期间。我的第一反应是没法直接报价，价格报高了，客户觉得我的设备本来可以用，理所当然故障也不大。价格报低了，修这样的软故障，其实就是一个技术无底洞，时间和精力的付出，是修硬性故障的几倍。 安萨尔多直流调速器的主要技术含量在c板上，一切的检测，运算，i/0口，通讯扩展，全在这张控制板上。意大利产品，和市场上的几个直流调速器品牌相比（abb、西门子、欧陆、ct），电路设计还是有点不一样的，安萨尔多的线电压检测，是同相变压器减压后取得，相当于西门子6ra28系列产品的取样方法，电枢电压是经过降压检测。我初步判断，应该是主控板问题。
到了厂家检修日期，过去拆板。由于只有两天时间，厂家到时必须运行。直流调速器体积庞大，拆卸非常不便，便选择带套板会公司维修。其实在设备没有备用板的情况下，维修这样的设备，风险挺大！工业设备维修是带风险的，厂家的设备虽然带病，但可以运行。一旦在维修过程中有任何闪失，造成到时间无法开机，那种压力完全可以想象。
这种情况以前发生过，那是一个垃圾发电厂抓斗起重设备，科尼品牌。本来都已经维修好了，但装机的的时候技术人员插错一根接口线，导致启动炸模块。厂里大大小小的头目全到场了，人家说了，停机一天现金损失以七位数记！我和另外一个工程师两个人奋战一天多，直接累成狗。
既然有风险，那就不能掏心掏肝维修，没有疑点绝不动烙铁。我的维修过程是：首先直接清洗烘干，然后根据p板（电源驱动板）上的取样电路跟检测电路。想法是好的，但实施起来比较麻烦，几个小时过去，并没有发现明显的故障点，于是把沿途钳位二极管统统代换掉。（这招在维修abb dcs500时很有效），死马当活马医。完了去现场试机！
真心的提醒初入行的学弟学妹们，板卡维修，在没有整机试机的前提下，切忌乱焊乱代，代换的元件自己一定要记清楚，万一意外发生，自己也可还原。
到现场试机，谢天谢地，马达运行起来了！ 客户运行了十天，打电话报平安，本来故事以为到此结束，那知厂家都准备付款的时候——时间也就是十多天左右，故障又出现了，这次是欠压，我瞬间无语。我想，假如厂家给我时间，问题我也能彻底解决，欠压报警和过压报警，应该在同一个故障源上。但我决定放弃维修，原因有三：
1.时间太紧根本放不开手足来跟电路原理图，像这种软性故障，没有原理图真的无从下手。2维修这样的软故障承认把握不大，验收的周期也长，还弄得整天提心吊胆的，影响情绪。
3现在建议厂家代换新板，这样虽然少赚点钱，但风险不大。
前几天逛论坛，发现大家有讨论工控设备软故障维修的经验和方法，于是我也来交流交流。今晚写出来的两个实例，就发生在今年。如果那个同行有相同的经验，欢迎交流，一并感谢。
每年过完春节，搞工业设备维修的单位都会忙碌一阵子，电子设备这东东（特别是老设备）不怕使用，但一旦给他放个假，过过安逸的生活，保不准就会出点什么毛病来。很多进口品牌厂家的变频器，或成套电子设备，都有要求使用前先给设备充充电，热热身，再上额定电源的要求。大功率逆变设备，毕竟也是电容电阻集成模块组成的，其中阻容元件对充放电很敏感，很久没使用，快速上电会产生寄生脉冲，类似一个个高电压冲击波，人没感觉，但对以电荷为衣食父母的电子元件来说，胃口不好的自然就受不了了——很多故障就是这么出来的。电阻也有一个保质期，长期得电运行，电阻阻值要失效，这个过程是慢慢的衰减的，但如果在临界状态，遇上冷热交替，电压冲击什么的，电阻就马上出问题了。例如以前芬兰的vacon的c系列变频器，若干年后出一些奇奇怪怪的问题，很多都是电阻引起的。
这是理论，理论是对客户解释用的，对维修作用不大。今天我要和大家分享的是两个故障实例，都是软故障，都是在上面载了跟斗的。 （1）、第一个故事。一台伦茨e82ev223矢量变频器，客户是外省的纺织单位。伦茨在业界的性能是出了名的强悍，尤其在纺织行业，用得较多。当然，如果你有心，也会发现，闻名业界的库卡机械人其实也是用伦茨的驱动系统。伦茨的设备一般不繁杂，但接口扩展功能做得十分强悍。同样9300系列产品，ev,evs,ep应有尽有。值得一提的是伦茨的变频器和伺服器的区分只是在尾缀上看就知道了。如伺服，修复时可以试机的，但如果是ep系列，那必须成套才能试机，单独根本没法运行起来。
E82ev00系列属于矢量控制变频器，功率不一，属于通用产品。经检测，变频器就烧了三个模块，伦茨陶瓷启动电阻也已经炸碎了。关于陶瓷电阻是伦茨自己的产品，德国产品喜欢玩这一套，把电阻印刷在陶瓷片上，既增大了功率又节省了空间。但代换真的让人头疼，市场上一个陶瓷电阻一般上百人民币。
根据原理图，测试触发，正常。
测试电流电压检测电路，正常。
插上主板面板显示也正常。
于是放在桌面试机，触发一切正常，于是装机。好像一切非常顺利，上电显示也一切正常。于是启动试机，奇怪的是启动瞬间报oc1故障。复位再启，故障依旧。关机再检测，倒吸了一口凉气，我的天，三个模块无声无息的又短路了。如果不是我亲手测试，安装的模块，我肯定怀疑模块有问题了。 看来事情没那么简单，这下必须花点时间琢磨琢磨了！再细心的检测模块的短路状态，还真推敲出一点疑窦。首先，三个模块是有的短路上桥，有的短路下桥，而驱动电路完好无损，驱动电路完好无损，代表短路电流瞬间不强烈。根据功率元件烧毁反推三步原则是：
1、电流过大模块短路。这种情况模块炸得比较厉害。
2,、电流反馈电路故障模块烧毁，这个情况模块同样短路严重，驱动电路一般会损坏到光耦端。
3、驱动电路引起模块损坏。这以光耦为界，伦茨大功率驱动板设计有桥臂互锁电路，也就是说，驱动必须下桥臂有一个先导通，另一个上桥才能触发。这样的好处是几乎不会出现相位丢失的可能，只要那个桥臂不导通，反馈脉冲就无法给出，变频器报警oc故障。
模块能悄无声息的击穿，而且有的上桥有的下桥，以上几条都走不通。霍尔测试是没问题的，理论上更没问题，因为空载状态根本不存在输出电流。看来还得在驱动板上找故障，一个上午，从电源到驱动电路，检测分析了个遍，一无所获。在桌面上带灯，六个驱动桥臂一切正常。在桌面启动正常，那就代表可以上机了的。这里需要说明的是，伦茨的驱动板是压贴在功率模块之上的，这导致试机时根本没有办法串联灯泡进行测流启动。
不用多说，悲剧又发生了！这下不敢再装模块直接启动了，毕竟一次几百元的成本，而这些成本还得自己消化，我的原则是：报了价的设备，成本绝不可以加在客户头上。既然撞了南墙，干脆放在一边，搞别的设备去了。
多年来养成的习惯，遇到挡路的机子，先放一放。我绝不在心急火燥的时候给它较劲。
过了几天，时间也闲了下来，就又把它拿出来琢磨。起先我怀疑是电路板夹层有断路，这次我用IGBT单体管自己组了一个模块，用双绞线连出来，挂在外边，然后把整机装配完整。一开机，哈！还真开起来了。同时也证明了电路板没有夹层断路。但经过我反复开机，居然然让我发现了问题：故障出现时，一般都是上电启动的一瞬间，igbt就短路了。但只要启动起来，就一切正常。这忽然让我想起直流调速器上，常常出现的驱动ic性能不良，导致输出过流的故障，难道启动时，控制板同时出现了两个下桥臂导通？
伦茨e82ev223变频器的主板，驱动脉冲是一块可编程芯片epm7064s给出。找一张坏板，取了一片epm7064s换上，反复开机测试几日，终于正常。
回头总结，发觉自己还是犯了钻牛角尖的错误，由于每次桌面启动正常，固执的以为，故障在驱动电源板上。如果自己不慢慢推敲，直接代换主控板，也不至于走如此曲折的弯路。但有些经验也是弯路走出来的，在这里分享出来，也希望大家以后能更直接的找出故障，特别是软故障，非常考验一个工控维修人员的毅力和耐心。 （2）、第二个故事。客户打电话，说他的直流调速器出故障了，让我安排报价。客户是外资企业，所说的调速器名叫安萨尔多，意大利品牌。这个品牌的调速器在国内很少，很多都是随设备配套进口的。这台调速器是spdm3k6的产品，输出电流达3600安，调速马达1250kw，余量足够。由于这个厂的ab，abb设备都是我在维修，所以省去很多讨价还价的过程，便直接驱车去现场，了解情况。
现场故障是这样的：调速器不定期的报过压故障，以前一个月可能跳脱一次，近来开始频繁，有时一个礼拜，有时四五天出现一次。且出故障多在夜间，进一步了解，夜间的电压其实波动并不大，一般在ac30v左右波动，完全在波动值的范围之内，根据现场用户程序分析，工厂技术人员已经把线电压检测范围放大到了极限。
看来问题比较棘手。
我的分析是这样的：在使用环境没有变动的前提下，从一个月一次故障到一个礼拜一次故障，说明这个故障应该是出在设备板卡上。但麻烦的是这台设备根本不能停机，维修空档只能安排在检修期间。我的第一反应是没法直接报价，价格报高了，客户觉得我的设备本来可以用，理所当然故障也不大。价格报低了，修这样的软故障，其实就是一个技术无底洞，时间和精力的付出，是修硬性故障的几倍。 安萨尔多直流调速器的主要技术含量在c板上，一切的检测，运算，i/0口，通讯扩展，全在这张控制板上。意大利产品，和市场上的几个直流调速器品牌相比（abb、西门子、欧陆、ct），电路设计还是有点不一样的，安萨尔多的线电压检测，是同相变压器减压后取得，相当于西门子6ra28系列产品的取样方法，电枢电压是经过降压检测。我初步判断，应该是主控板问题。
到了厂家检修日期，过去拆板。由于只有两天时间，厂家到时必须运行。直流调速器体积庞大，拆卸非常不便，便选择带套板会公司维修。其实在设备没有备用板的情况下，维修这样的设备，风险挺大！工业设备维修是带风险的，厂家的设备虽然带病，但可以运行。一旦在维修过程中有任何闪失，造成到时间无法开机，那种压力完全可以想象。
这种情况以前发生过，那是一个垃圾发电厂抓斗起重设备，科尼品牌。本来都已经维修好了，但装机的的时候技术人员插错一根接口线，导致启动炸模块。厂里大大小小的头目全到场了，人家说了，停机一天现金损失以七位数记！我和另外一个工程师两个人奋战一天多，直接累成狗。
既然有风险，那就不能掏心掏肝维修，没有疑点绝不动烙铁。我的维修过程是：首先直接清洗烘干，然后根据p板（电源驱动板）上的取样电路跟检测电路。想法是好的，但实施起来比较麻烦，几个小时过去，并没有发现明显的故障点，于是把沿途钳位二极管统统代换掉。（这招在维修abb dcs500时很有效），死马当活马医。完了去现场试机！
真心的提醒初入行的学弟学妹们，板卡维修，在没有整机试机的前提下，切忌乱焊乱代，代换的元件自己一定要记清楚，万一意外发生，自己也可还原。
到现场试机，谢天谢地，马达运行起来了！ 客户运行了十天，打电话报平安，本来故事以为到此结束，那知厂家都准备付款的时候——时间也就是十多天左右，故障又出现了，这次是欠压，我瞬间无语。我想，假如厂家给我时间，问题我也能彻底解决，欠压报警和过压报警，应该在同一个故障源上。但我决定放弃维修，原因有三：
1.时间太紧根本放不开手足来跟电路原理图，像这种软性故障，没有原理图真的无从下手。2维修这样的软故障承认把握不大，验收的周期也长，还弄得整天提心吊胆的，影响情绪。
3现在建议厂家代换新板，这样虽然少赚点钱，但风险不大。
前几天逛论坛，发现大家有讨论工控设备软故障维修的经验和方法，于是我也来交流交流。今晚写出来的两个实例，就发生在今年。如果那个同行有相同的经验，欢迎交流，一并感谢。
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